Устройство продольной емкостной компенсации Советский патент 1979 года по МПК H02J3/18 

1

Изобретение относится к области передачи и распределения электрической энергии переменным током, в частности в сетях со значительной составляюн ей реактивной мощности и резко переменной нагрузкой.

Известны устройства продольной емкостной компенсации (УИК), включаемые с целью повышения пропускной способности линий электропередач, компенсации реактивной мощности и снижения колебаний напряжения у потребителей 1. Они содержат последовательно включенную конденсаторную батарею (КБ), которая компенсирует часть реактивного сопротивления системы. Вместе с тем УПК увеличивают токи короткого замыкания в сети и возникающие при этом больщие перенапряжения на конденсаторной батарее могут привести ее к выходу из строя.

Для ограничения перенапряжений на конденсаторной батарее параллельно ей обычно включается один или несколько разрядников 2. Ввод и вывод установки из работы осуществляется соответственно отключением и включением специального щунтирующего выключателя. Такие схемы требуют применения специальных разрядников сложной

конструкции, являющихся несерийным оборудованием. Это приводит к усложнению установки, увеличению ее габаритов и уменьшению ее сроков службы.

.Новые возможности защиты УПК от аварийных перегрузок открываются при использовании силовой полупроводниковой техники. В частности,известны устройства, в которых параллельно конденсаторной батарее иодключается тиристорный выключатель 3, Данные устройства приняты за прототип.

Прототип обладает следующими недостатками:

-через тиристоры, шунтирующие конденсаторную батарею протекает ток короткого замыкания, что требует значительного увеличения их установленной мощности;

-в управляемых вентилях появляется большой разрядный ток конденсаторной батареи, что представляет опасность как для самой конденсаторной батареи, так и для шунтирующих ее вентилей;

-устройство не ограничивает в достаточной степени ток короткого замыкания в системе.

Целью настоящего изобретения является создание устройства продольной емкостной компенсации (УПК) с повышенной надежностью ограничения перенапряжений на конденсаторной батарее, со сниженными до допустимого значения уровнями токов короткого замыкания в цени и разрядных токов конденсаторной батареи.

Данная цель достигается тем, что устройство продольной емкостной компенсации, содержащее конденсаторную батарею, к выводу для подсоединения к питающей сети которой подключены разноименные выводы двух управляемых вентилей, дополнительно снабжено токоограничивающим блоком, один вывод которого подключен ко второму блоку конденсаторной батареи, втог рой вывод служит для подключения к сети, а к двум другим выводам токоограничивающего блока подсоединены указанные управляемые вентиля.

Описанный токоограничивающий блок может быть выполнен в виде мостовой схемы на управляемых вентилях, одна диагональ которой подсоединена ко второму выводу конденсатора и ко второму выводу токоограничивающего блока, а во вторую диагональ, которая подсоединена к указанным управляемым вентилям, включен реактор; или в виде сдвоенного реактора и двух дополнительных управляемых вентилей, причем ветви реактора через встречно включенные дополнительные вентили подсоединены ко второму выводу конденсаторной батареи, а средний вывод сдвоенного реактора подсоединен ко второму выводу токоограничивающего блока.

На фиг. 1 и 2 представлены два варианта выполнения установки. Фиг. 1 содержит следующие обозначения: 1 - конденсаторная батарея; 2, 3, 5 - управляемые вентили; 4 - реактор; 6, 7, 8 - управляемые вентили. На фиг. 2 представлен вариант, в которой реактор выполнен сдвоенным - его ветви обозначены номерами 4j и 4.2.

В нормальном установившемся режиме ток проводят вентили токоограничивающего устройства 2, 3, 7 и 8, а управляющие импульсы на вентили 5 и 6 блокированы.

Вентили 2, 3, 7 и 8 проводят ток в течение периода и реактор оказывается защунтированным; падения напряжения на токоограничивающем устройстве не будет, так как в нормальном режиме батарея конденсаторов 1 оказывается последовательно включенной в цепь нагрузки и осуществляет продольную емкостную компенсацию.

При возникновении короткого замыкания блокируются управляющие импульсы на вентилях 2, 3, 7 и 8, и подаются кратковременные управляющие импульсы на тиристоры 5 и 6. В зависимости от знака напряжения на конденсаторной батарее под действием тока разряда происходит коммутация тока цепи с проводящего вентиля 2 (3) на вентиль 5 (6). В результате батарея конденсаторов будет выведена из цепи и на ней сохранится остаточный заряд (напряжение), приобретенный В переходном процессе. При- своевременном фор.мировании управляющих импульсов на вентили 5 и 6 это напряжение может не превышать, например, двухкратного значеQ ния по отнощению к значению напряжения на конденсаторной батарее в нормальном режиме.

После отключения конденсаторной батареи аварийный процесс продолжается при включенном в цепь короткого замыкания

5 реакторе 4, который ограничивает ударные значения тока короткого замыкания в цепи.

Под действием переменной ЭДС при прохождении тока короткого замыкания через

Q «нуль гаснут вентили 7 и 6 (8 и 5), происходит отключение места короткого замыкания.

После отключения короткого замыкания разряд конденсаторной батареи может быть осуществлен, например, через большое разрядное сопротивление (на фиг. 1 и 2 оно не показано).

Установка обеспечивает плавное включение в работу как,в нормальном режиме, так и в послеаварийном режиме. Для этого

д на вентили токоограничивающего устройства 2, 3, 7 и 8 следует подать импульсы управления. За счет фазового регулирования вентилей можно осуществить плавное увеличение тока без колебательных переходных процессов.

5 Установка обладает свойствами сверхбыстрой коммутации конденсаторной батареи; для ее отключения и включения необходимо соответственно блокировать импульсы управления на вентили 2 и 3 с одновременной подачей управляющих импульсов на тиристоры 5 и 6, и наоборот. Это открывает возможность устранения, при необходимости, явлений самовозбуждения, феррорезонанса и т. д.

Другой вариант устройства продольной

5 емкостной компенсации изображен на фиг. 2. Часть токоограничивающего устройства, примыкающая к конденсаторной батарее, выполнена также как и на фиг. 1. К выводу конденсаторной батареи 1 встречно присоединены управляемые вентили 2 и 3, соединенные с другой стороны с полюсами реактора 4, и 42. Здесь изменен лишь тип реактора - он выполнен сдвоенным и его средняя точка является одним из входов установки.

Установившиеся и переходные аварийные

режимы в установках, изображенных на фиг. 1 и 2, в части их влияния на условия работы конденсаторной батареи, токоограничивающие эффекты, возможности устра